【摘 要】
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本文首先论述了研究碳纳米管增强镁基复合材料意义,介绍了镁基复合材料的基体和常用的增强体。介绍了碳纳米管的性质、结构与应用前景并讨论了其作为镁基复合材料增强相的优
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本文首先论述了研究碳纳米管增强镁基复合材料意义,介绍了镁基复合材料的基体和常用的增强体。介绍了碳纳米管的性质、结构与应用前景并讨论了其作为镁基复合材料增强相的优点。论述了碳纳米管增强镁基复合材料的各种制备方法,指出了碳纳米管增强镁基复合材料存在的问题,并展望了其发展趋势。本文采用三维高效混料机将碳纳米管与镁粉进行混合,用真空热压烧结的方法成功制备出碳纳米管增强镁基复合材料。为了增加碳纳米管和镁基体的润湿性,对碳纳米管进行了表面改性和化学镀镍处理。对碳纳米管增强镁基复合材料进行了力学和物理性能测试,用光学显微镜、SEM对复合材料的金相组织、微断口形貌和碳纳米管在基体中的分布情况进行了观察和分析。实验得出的结论如下：(1)将碳纳米管置于含分散剂的乙醇溶液中,进行超声分散可以明显改善其团聚状况。经表面改性处理后,碳纳米管表面可形成密集的活化点,从而提高碳纳米管的镀镍效率。当镀镍浓度为25g/L,时间为30min时,选择镀镍温度20-25℃,pH值为8.2左右的工艺较为合理。对镀镍后的碳纳米管在410℃保温2h的真空热处理可以使镀层更加均匀、光滑、连续、致密。(2)采用三维高效混料机混料可以将长的碳纳米管打断,实现碳纳米管在镁基体上的均匀分布。实验证明,选择球料比为5：1,混料时间为8h时,混料效果最佳。(3)分别在550℃和600℃保温30min对纯镁、0.5vol.%CNTs/Mg和1.0vol.%CNTs/Mg三种材料进行烧结。结果表明1.0vol.%CNTs/Mg的界面硬度较高,组织较为细密。(4)通过对纯镁和碳纳米管增强镁基复合材料断口形貌的观察,以及力学性能的分析,初步认定其增强机制为应力转移强化机制和位错强化机制。
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